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Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Anno Accademico 2003-2004 Laboratorio Integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali Modulo II Università

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Presentazione sul tema: "Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Anno Accademico 2003-2004 Laboratorio Integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali Modulo II Università"— Transcript della presentazione:

1 Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Anno Accademico Laboratorio Integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali Modulo II Università degli Studi di Napoli Federico II Relatori Farisco Loredana Lanna Massimo Mallardo Carolina Romano Anna PROCESSO DI ESTRUSIONE Polipropilene Moplen

2 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 1 Estrusione Estrusore basamento tramoggia di alimentazione cilindro e vite di plastificazione testa di estrusione e filtro riscaldamento del cilindro raffreddamento del cilindro quadro elettrico di comando motore e di termoregolazione

3 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 2 Estrusione Caratteristiche geometriche diametro interno del cilindro di estrusione D 1 diametro interno della vite D 2 altezza del canale H ( D 1 = D 2 + 2H ) passo della vite B inclinazione del filetto variabile tra θ 1 e θ 2 spessore del filetto e eventualmente variabile tra e 1 ed e 2

4 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 3 Estrusione Estrusori bivite Una delle differenze fondamentali tra estrusore bivite e monovite consiste nel tipo di trasporto che ha luogo nellestrusore

5 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 4 Estrusione Descrizione del processo Nella zona iniziale il polimero allo stato solido viene trasportato e compresso lungo il cilindro Durante lavanzamento del polimero, a causa delle forze dattrito e del riscaldamento esterno, il polimero fonde Infine viene spinto allo stato fuso verso il foro di uscita opportunamente sagomato

6 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 5 Estrusione Fasi del processo Zona di trasporto del solido o di alimentazione del polimero Zona di fusione Zona di trasporto del fuso o dosaggio

7 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 6 Estrusione Tratto finale dellestrusore in cui il materiale completamente fuso e omogeneo viene spinto verso la trafila con una portata precisa e costante Il principio di funzionamento della zona di trasporto del solido si basa sullequilibrio delle forze di attrito tra polimero-cilindro e polimero-vite La fusione del polimero è dovuta a: resistenze elettriche incamiciamenti con fluidi caldi dissipazione viscosa (autoriscaldamento) Allinterno dellestrusore si genera un flusso circolare che favorisce la fusione Zona trasporto del fuso Zona di fusione Zona di alimentazione

8 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 7 Estrusione Colore: Bianco Odore: Inodore Range di temperature di fusione: °C Temperatura di combustione: > 400°C Temperatura di degradazione: > 300°C Densità a 20°C: g/cm3 Solubilità in acqua: Insolubile Distribuzione dei pesi molecolari stretta Buone proprietà barriera ai gas Moplen (omopolimero dell1-propene)

9 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 8 Estrusione Utilizzi Filamenti ad alta tenacità Fibre Idoneo al contatto con gli alimenti (packaging) Tubi flessibili Guarnizioni

10 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 9 Estrusione PhysicalNominal Values (SI)Test Method Melt Mass-Flow Rate (MFR) (230°C/2.16 kg)11 g/10 minISO 1133 Melt Volume-Flow Rate (MVR) (230°C/2.16 kg)15.0 cm 3 /10 minISO 1133 MechanicalNominal Values (SI)Test Method Tensile Modulus1500 MPaISO 527-1,-2 Tensile Stress at Yield35.0 M PaISO 527-1,-2 Strain at Yield8.0 %ISO 527-1,-2 Tensile Strain at Break50 %ISO 527-1,-2 ThermalNominal Values (SI)Test Method HDT B (0.45 MPa) Unannealed85.0 °CISO 75B-1,-2 Vicat Softening TemperatureISO 306 (B50 (50°C/h 50N))90.0 °C (A50 (50°C/h 10N)) 154 °C Additlonal Properties Tensile Elongation at Break, ISO 527-2: >50% Melt Mass-Flow Rate Melt Volume-Flow Rate Heat Deflection Temperature Vicat Softening Temperature

11 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 10 Estrusione Procedimento sperimentale Grandezze misurate: temperatura del polimero allinterno del cilindro coppia fornita alla vite rotante dal motore collegato allestrusore tempo di permanenza del polimero nellestrusore Parametri fissati: temperature alle quali le camicie di riscaldamento devono portare il cilindro esterno nelle quattro zone di interesse frequenza di rotazione della vite (Rpm)

12 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 11 Estrusione Operazioni preliminari Si collegano alla macchina due termocoppie che, affacciate luna sul fuso attraverso unapertura nel corpo del cilindro, laltra sulla camicia di riscaldamento, forniscono rispettivamente lentità della temperatura del fuso e di quella di controllo Si calibra il trasduttore mediante il quale è possibile controllare la coppia cui è soggetta la vite Si fissano le temperature del cilindro esterno, il cui controllo è assicurato dalle camicie termiche, ponendole rispettivamente pari a: 130°C, 170°C, 200°C, 200°C

13 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 12 Estrusione Esecuzione del processo I granuli di polipropilene vengono caricati dalla tramoggia e spinti dalla vite rotante verso la zona di uscita; il processo viene effettuato a bocca piena: questo garantisce una miscelazione ottimale del polimero pur causando un aumento delle pressioni nel cilindro La frequenza di rotazione della vite viene impostata attraverso una manopola e visualizzata sul monitor del calcolatore I dati su temperature, frequenza di rotazione della vite e coppia vengono automaticamente rilevati dal calcolatore in linguaggio macchina e poi trasferirti in linguaggio ascii in modo da poter essere elaborati mediante un calcolatore esterno

14 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 13 Estrusione Fase di regolazione della macchina Regolazione a 20 RPM Transitorio di durata 120 s COPPIA MEDIA: (2237 ± 116) Ncm Regolazione a 60 RPM COPPIA MEDIA: (3303 ± 228) Ncm Analisi dei dati

15 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 14 Estrusione Regolazione a 100 RPMRegolazione a 20 RPM COPPIA MEDIA: (4689 ± 332) NcmCOPPIA MEDIA: (2070 ± 180) Ncm Diminuzione della quantità di polimero processata Conclusione del processo

16 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 15 Estrusione Andamento globale della coppia fornita dal motore Frequenze di rotazione della vite di volta in volta fissate

17 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 16 Estrusione Andamenti della temperatura del polimero fuso e della temperatura di controllo

18 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 17 Estrusione Landamento caratteristico dei fenomeni termici è differente dalla storia della velocità di rotazione

19 Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei Materiali Laboratorio integrato di Chimica e Tecnologia dei Materiali 18 Estrusione Variazione lineare delle coppie medie con la velocità di rotazione Il processo avviene a bocca piena


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